Nouă metodă de măsurare a microplasticelor din aer cu ajutorul unui sistem aerian fără pilot
Microplasticele au fost identificate în organismul uman, în alimente și în medii îndepărtate de pe glob, inclusiv în apa de mare și în gheața din Arctica. În ciuda răspândirii lor, se știe puțin despre modul în care aceste particule se deplasează prin atmosferă. Un nou studiu demonstrează o metodă de prelevare a microplasticelor din atmosferă cu ajutorul unui sistem aerian fără pilot (UAS), cu scopul de a schimba această situație. Rezultatele au fost publicate în revista Scientific Reports.
„Microplasticele atmosferice sunt de obicei prelevate de pe un acoperiș, dintr-o locație de la sol sau de pe o navă”, a declarat Radiance Calmer, cercetătoare care a activat anterior în cadrul CIRES și care lucrează în prezent la Institutul Polar Norvegian, autoarea principală a lucrării. „Studiul nostru de tip proof-of-concept arată că putem preleva microplastice atmosferice folosind zboruri UAS pentru o anumită altitudine.”
Rezultatele indică nu doar prezența microplasticelor la 100 de metri (328 de picioare) altitudine în apropierea zonelor cu activitate umană intensă, ci confirmă și faptul că metoda de prelevare cu UAS reprezintă o abordare fezabilă pentru măsurarea microplasticelor din atmosferă. Echipa este prima care a folosit cu succes un eșantionator ciclonic de mediu pe un UAS pentru a colecta microplastice. Lucrarea stabilește un cadru potențial pentru prelevarea microplasticelor atmosferice în medii îndepărtate, inclusiv deasupra oceanului și în atmosfera inferioară, unde metodele tradiționale de prelevare sunt limitate și adesea costisitoare.
Dezvoltarea metodei de prelevare cu UAS
Noul proiect a reprezentat o provocare de inginerie și știință atmosferică, reunind experți din cadrul CIRES, Universității din Colorado Boulder și Universității din Rhode Island (URI). Echipa a adaptat mai întâi un instrument folosit frecvent în monitorizarea aerosolilor — un eșantionator ciclonic de mediu — pentru a capta particule cu dimensiuni între 1 și 10 micrometri și l-a atașat pe un UAS de mici dimensiuni. Deoarece concentrația microplasticelor din atmosferă este redusă, cercetătorii au trebuit să adapteze metoda de prelevare pentru a se asigura că colectează suficiente particule.
„Provocarea a fost să prelevăm un volum suficient de mare de aer pentru a ne asigura că unele microplastice sunt prezente printre toate particulele”, a explicat Calmer. „Nu a fost ușor din cauza duratei limitate de zbor a UAS, de aproximativ 25 de minute.”
În toamna anului 2024, echipa a desfășurat instrumentul deasupra a două situri din Colorado: în apropierea unei autostrăzi cu trafic intens din Erie și a unor zone rezidențiale, respectiv a unei gropi de deșeuri din Arvada. După zborurile UAS, probele au fost preprocesate la Universitatea din Colorado Boulder pentru a separa microplasticele de particulele organice. Probele au fost apoi transportate la URI, unde cercetătorii au numărat și identificat fiecare particulă în funcție de tipul de plastic. Probele au fost dominate de aglomerări de plastic și material environmental numite hetero-agregate, frecvent întâlnite în apropierea autostrăzilor și a zonelor cu nivel ridicat de activitate umană.
Sprijinul pentru cercetare și perspectivele viitoare
Calmer și Gijs de Boer, directorul Diviziei de Mediu și Energie din cadrul Laboratorului Național Brookhaven și coautor care a fost cercetător universitar la CIRES și CU Boulder, au subliniat că programul IRP al CIRES a fost esențial pentru demararea acestei cercetări. Programul este o competiție internă care sprijină cercetarea novatoare sau neconvențională, care ar putea fi dificil de finanțat prin abordări tradiționale.
„Proiectele IRP pot servi drept trambulină pentru a începe ceva mic și a-l pune în mișcare — precum un fulg de nea care se transformă într-o avalanșă”, a spus de Boer. „Inovația apare adesea la interfețe, iar IRP încurajează eforturi interdisciplinare ca aceasta, reunind știința atmosferică cu ingineria aerospațială.”
Echipa speră că munca lor va deschide noi direcții în cercetarea microplasticelor atmosferice, în special în studii legate de transportul pe distanțe lungi și de originea microplasticelor. „Sper ca acest proof-of-concept să fie punctul de lansare pentru un alt proiect de cercetare științifică”, a declarat Calmer. „Și, pentru că tuturor ne place munca provocatoare și dificilă, ne propunem să ajungem în Arctica.”
